Analisa Tegangan Sisa Paduan ZrNbMoGe Menggunakan teknik Difraksi Neutron

Abstract

Pengukuran tegangan sisa paduan ZrNbMoGe dengan variasi komposisi unsur Ge telah dilakukan di PTBIN-BATAN. Bahan paduan disintesa via proses peleburan dalam tungku arc-melting yang di flaping hingga 4 kali. Bahan baku yang berupa Zr sponge, serpihano Mo, kawat Nb dan cuplikan Ge dilelehkan pada temperatur lebih dari 1850 C dengan atmosfir gas argon. Tiga buah spesimen berhasil dibuat; satu buah ingot zirkonium murni (ZG0) dan dua buah ingot paduan ZrNbMoGe dengan kandungan unsur Ge 1%wt (ZG1) dan 3%wt (ZG2). Spesimen ini kemudian diambil (running) pola difraksinya dengan instrumen difraktometer serbuk resolusi tinggi (HRPD) yang memiliki panjang gelombang 1,8195Å di Balai Spektrometri Neutron. Berdasarkan masukan parameter awal tertentu, difraktogram kemudian diolah dengan perangkat lunak Rietveld untuk mendapatkan parameter kisi dan parameter profil spesimen uji. Hasil analisis memperlihatkan bahwa paduan ZrNbMoGe memiliki empat buah fasa yakni: Zr berstruktur heksagonal (hcp), Zr3Ge berstruktur tetragonal (bct), ZrMo2 berstruktur kubik (bcc) dan ZrGe berstruktur ortorombik. Setiap fasa memperlihatkan pola regangan berbeda, tetapi kelakuan tegangan sisa pada setiap fasa berkecenderungan ke arah positif (Zr dan ZrGe) dan arah negatif (Zr3Ge dan ZrMo2). Tegangan sisa () hidrostatis dalam bahan paduan ZrNbMoGe dengan komposisi 1%wt. Ge dan 3%wt. Ge berturut-turut adalah 1401,14 GPa dan -771,77 GPa. The residual stress measurements in ZrNbMoGe alloys with varied composition of Ge has been carried out in PTBIN-BATAN. The raw materials were melted at higher than 1850C in arc-furnace by 4 times flapping and argonised to have ingots free of oxidation. Three specimens were made; pure zirconium ingot (ZG0) and ZrNbMoGe ingots with composition of Ge 1%wt (ZG1) and 3%wt (ZG2). To obtain diffraction profiles, the specimens were measured by using high resolution powder diffractometer (HRPD) with 1,8195Å wavelength in the Neutron Spectrometry Laboratory. The data parameters were calculated by Rietveld refinements methode and analyzed. The results show that ZrNbMoGe alloys comprise of hexagonal (Zr), tetragonal (Zr3Ge), cubic (ZrMo2) and ortorombic (ZrGe) structures. Each phase tends to have different lattice strains, but the residuals tend to positive (Zr and ZrGe) or negative (Zr3Ge and ZrMo2) stresses.The hydrostatic stresses in ZrNbMoGe with 1%wt and 3%wt Ge are 1401.14 GPa and -771.77 GPa respectively.